本發(fā)明涉及容錯觸發(fā)器技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路。

背景技術(shù)：

隨著我國綜合國力的增強(qiáng),針對核事故\核戰(zhàn)爭的救援關(guān)鍵技術(shù)裝備已上升為國家戰(zhàn)略技術(shù)裝備儲備的重中之重。核事故\核戰(zhàn)爭救援裝備,從技術(shù)上而言,可以分為兩個關(guān)鍵層次:一是電子信息系統(tǒng)的抗核輻照芯片技術(shù)與抗核輻照加固技術(shù),二是具備抗核技術(shù)的智能化的無人裝備如無人車\機(jī)器人\無人機(jī)\無人艇等。

我國目前只在航天衛(wèi)星領(lǐng)域采用了抗輻照芯片加固技術(shù)，因?yàn)橥鈱涌臻g的單粒子效應(yīng)的影響，長期的照射會使電子系統(tǒng)的基本單元門電路損壞、栓鎖不翻轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致整個電子系統(tǒng)的失效。但是在航空、兵器尤其是核工程領(lǐng)域，我國抗核芯片的應(yīng)用還是空白。

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，核電站的增多，如何在發(fā)生戰(zhàn)術(shù)核戰(zhàn)爭、核電站事故、核工程災(zāi)難等離子射線強(qiáng)烈的環(huán)境中，空中飛機(jī)、無人機(jī)還能飛，地面車輛還可正常行駛，這就使抗核技術(shù)的難題需要投入重大資金去攻克。

縱觀世界的核事故救援歷史，如俄羅斯、日本等國的核事故，可以發(fā)現(xiàn)，他們目前并不具有抗核芯片加固的無人車、無人機(jī)等技術(shù)！抗核芯片設(shè)計技術(shù)目前只有美國、中國等少數(shù)核大國擁有。

抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器是抗核芯片中的常用元件，也是關(guān)鍵元件之一，因此對抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器的加固設(shè)計也是首先要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

針對相關(guān)技術(shù)中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是采用cmos技術(shù)設(shè)計一種抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路，包括：

系統(tǒng)主鎖存器：所述系統(tǒng)主鎖存器包括鐘控反相器一、鐘控反相器二、鐘控反相器三、延時電路一、c2mos電路一和鐘控反相器四；

系統(tǒng)從鎖存器：所述系統(tǒng)從鎖存器包括鐘控反相器五、延時電路二、c2mos電路二和鐘控反相器六；

掃描主鎖存器：所述掃描主鎖存器包括鐘控反相器七、鐘控反相器八、鐘控反相器九、鐘控反相器十、鐘控反相器十一、延時電路三、c2mos電路三和鐘控反相器十二；

掃描從鎖存器：所述掃描從鎖存器包括鐘控反相器十三、延時電路四、c2mos電路四和鐘控反相器十四；

掃描輸出反相器；

容錯模塊：所述容錯模塊包括c控制模塊、反相器電路、門閂模塊。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器一和所述鐘控反相器二構(gòu)成二選一多路開關(guān)。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器一和所述鐘控反相器二的輸出端互連，作為所述的二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出連接所述鐘控反相器三的輸入端。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器七和所述鐘控反相器八構(gòu)成選一多路開關(guān)。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器七和所述鐘控反相器八的輸出端互連，作為所述的二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出連接所述鐘控反相器九的輸入端d1。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器九和所述鐘控反相器十構(gòu)成二選一多路開關(guān)。

進(jìn)一步的，所述鐘控反相器九和所述鐘控反相器十的輸出端互連，作為所述的二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出連接所述鐘控反相器十一的輸入端d2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：能實(shí)現(xiàn)全速掃描，非掃描模式下系統(tǒng)觸發(fā)器和掃描觸發(fā)器可互為備份，實(shí)現(xiàn)了冗余的功能，在核輻射環(huán)境下，對輸出的數(shù)據(jù)具有容錯能力，可糾錯瞬時數(shù)據(jù)出現(xiàn)的錯誤。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的系統(tǒng)主鎖存器邏輯框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的系統(tǒng)從鎖存器邏輯框圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的掃描主鎖存器邏輯框圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的掃描從鎖存器邏輯框圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路的容錯模塊邏輯框圖。

圖中：1、系統(tǒng)主鎖存器；2、系統(tǒng)從鎖存器；3、掃描主鎖存器；4、掃描從鎖存器；40、掃描輸出反相器；5、容錯模塊；6、中控反相器一；7、中控反相器二；8、中控反相器三；9、延時電路一；10、c2mos電路一；11、中控反相器四；12、中控反相器五；13、延時電路二；14、c2mos電路二；15、中控反相器六；16、中控反相器七；17、中控反相器八；18、中控反相器九；19、中控反相器十；20、中控反相器十一；21、延時電路三；22、c2mos電路三；23、中控反相器十二；24、中控反相器十三；25、延時電路四；26、c2mos電路四；27、中控反相器十四；28、c控制模塊；29、反相器電路；30、門閂模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器電路，包括統(tǒng)主鎖存器1、系統(tǒng)從鎖存器2、掃描主鎖存器3、掃描從鎖存器4、掃描輸出反相器40、容錯模塊5；其中包括有10個輸入端和2個輸出端，10個輸入端分別是輸入數(shù)據(jù)d，時鐘控制信號clk、nclk（clk的反相信號），更新控制信號updata、nupdata（updata的反相信號），掃描數(shù)據(jù)輸入信號tdi，掃描控制信號scan、nscan（scan的反相信號），捕獲控制信號capture、ncapture（capture的反相信號）；2個輸出端分別是抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器的數(shù)據(jù)信號q，掃描數(shù)據(jù)信號tdo。

其中，所述系統(tǒng)主鎖存器1接收外部輸入數(shù)據(jù)d，時鐘控制信號clk、nclk（clk的反相信號），同級的所述掃描從鎖存器4的輸出信號qn，外部更新控制信號updata、nupdata（updata的反相信號），輸出一位數(shù)據(jù)信號qs。

所述系統(tǒng)從鎖存器2接收所述系統(tǒng)主鎖存器1的數(shù)據(jù)輸出信號qs，時鐘控制信號clk、nclk（clk的反相信號），輸出一位數(shù)據(jù)信號qt。

所述掃描主鎖存器3接收外部輸入數(shù)據(jù)d、時鐘控制信號clk、nclk（clk的反相信號），外部掃描數(shù)據(jù)輸入信號tdi，掃描控制信號scan、nscan（scan的反相信號），接收同級的所述系統(tǒng)寄存器2的輸出信號qt，外部捕獲控制信號capture、ncapture（capture的反相信號），輸出一位數(shù)據(jù)信號qc。

所述掃描從鎖存器4接收所述掃描主鎖存器3的輸出數(shù)據(jù)qc，時鐘控制信號clk和nclk（clk的反相信號），輸出一位掃描數(shù)據(jù)信號qn。

所述掃描輸出反相器40接收所述掃描從鎖存器4的輸出數(shù)據(jù)qn，取反，輸出一位掃描數(shù)據(jù)信號tdo。

所述容錯模塊5接收所述系統(tǒng)從鎖存器2的輸出數(shù)據(jù)qt，所述掃描從鎖存器4的輸出數(shù)據(jù)qn，掃描控制信號scan，輸出一位抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器的數(shù)據(jù)信號q。

為了方便理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，以下通過具體使用方式上對本發(fā)明的上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖2所示，系統(tǒng)主鎖存器1包括鐘控反相器一6、鐘控反相器二7、鐘控反相器三8、延時電路一9、c2mos電路一10和鐘控反相器四11。

其中的鐘控反相器一6、鐘控反相器二7構(gòu)成二選一多路開關(guān)，在更新信號updata，nupdata的控制下，分別選擇輸入數(shù)據(jù)d或是同級的掃描從鎖存器4的輸出qn；當(dāng)updata為高電平（h），nupdata為低電平（l）時，選擇qn打入鎖存器，此時將掃描鏈中的內(nèi)容鎖存到系統(tǒng)主鎖存器中；當(dāng)updata為低電平（l），nupdata為高電平（h）時，選擇d打入鎖存器中，此時為系統(tǒng)正常工作狀態(tài)。

鐘控反相器一6和鐘控反相器二7的輸出端互連，作為二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出，連接到鐘控反相器三8的輸入端；鐘控反相器三8在同步時鐘信號clk、nclk的控制下，控制接收二選一多路開關(guān)送來的數(shù)據(jù)，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，接收數(shù)據(jù)，反之，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平（l）時，鐘控反相器三8不接收任何數(shù)據(jù)，此時，鐘控反相器四11開啟，系統(tǒng)主鎖存器1處于保持狀態(tài)，保持新打入的數(shù)據(jù)。

延時電路一9接收鐘控反相器三8或者鐘控反相器四11的輸出數(shù)據(jù)，延時輸出連接到c2mos電路一10的p1（pmos1管）和n2（nmos2管）的柵極，鐘控反相器三8輸出的零延時端連接到c2mos電路一10的p2（pmos2管）和n1（nmos1管）的柵極。

c2mos電路一10由4個mos管構(gòu)成，分別四p1，p2，n1和n2。p1的源極接vdd，p1的漏級與p2的源極相連，p2的漏級與n1的漏極相連，作為c2mos電路一10的輸出qs。n1的源級與n2的漏極相連，n2的源級連接到vss。

鐘控反相器四11用作鎖存器的反饋控制，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平（l）時，鐘控反相器四11開啟，完成數(shù)據(jù)的鎖存。

增加延時電路一9，是為了增強(qiáng)系統(tǒng)主鎖存器1的抗核魯棒性。

如圖3所示，系統(tǒng)從鎖存器2包括鐘控反相器五12、延時電路二13、c2mos電路二14和鐘控反相器六15。

鐘控反相器五12在同步時鐘信號clk、nclk的控制下，控制接收系統(tǒng)主鎖存器1送來的數(shù)據(jù)qs，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平（l）時，接收qs數(shù)據(jù)，反之，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，鐘控反相器六15和中控反相器五12不接收任何數(shù)據(jù)，此時，鐘控反相器六15開啟，系統(tǒng)從鎖存器2處于保持狀態(tài)，保持新打入的數(shù)據(jù)。

延時電路二13接收鐘控反相器五12或者鐘控反相器六15的輸出數(shù)據(jù)，延時輸出連接到c2mos電路二14的p3（pmos3管）和n4（nmos4管）的柵極，鐘控反相器五12輸出的零延時端連接到c2mos電路二14的p4（pmos4管）和n3（nmos3管）的柵極。

c2mos電路二14由4個mos管構(gòu)成，分別四p3，p4，n3和n4。p3的源極接vdd，p3的漏級與p4的源極相連，p4的漏級與n3的漏極相連，作為c2mos電路二14的輸出qt。n3的源級與n4的漏極相連，n4的源極連接到vss。

鐘控反相器六15用作鎖存器的反饋控制，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，鐘控反相器六15開啟，完成數(shù)據(jù)的鎖存。

增加延時電路二13，是為了增強(qiáng)系統(tǒng)從鎖存器2的抗核魯棒性。

如圖4所示，掃描主鎖存器3包括鐘控反相器七16、鐘控反相器八17、鐘控反相器九18、鐘控反相器十19、鐘控反相器十一20、延時電路三21、c2mos電路三22和鐘控反相器十二23。

其中的鐘控反相器七16、鐘控反相器八17構(gòu)成二選一多路開關(guān)，在掃描使能信號scan，nscan的控制下，分別選擇輸入掃描數(shù)據(jù)tdi或是輸入數(shù)據(jù)d，當(dāng)scan為高電平（h），nscan為低電平（l）時，選擇tdi打入鎖存器，此時將掃描鏈中的內(nèi)容鎖存到掃描主鎖存器中3，當(dāng)scan為低電平（l）時，nscan為高電平（h）時，選擇d打入鎖存器，此時將輸入數(shù)據(jù)d鎖存到掃描主鎖存器3中。

鐘控反相器七16和鐘控反相器八17的輸出端互連，作為二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出，連接到鐘控反相器九18的輸入端d1，其中的鐘控反相器九18、鐘控反相器十19構(gòu)成一個二選一多路開關(guān)，在捕獲信號capture，ncapture的控制下，分別選擇d1或是系統(tǒng)觸發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)qt，當(dāng)capture為高電平（h），ncapture為低電平（l）時，選擇qt打入鎖存器，此時將系統(tǒng)觸發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)qt鎖存到掃描主鎖存器3中，當(dāng)capture為低電平（l）時，ncapture為高電平（h）時，選擇d1打入鎖存器，此時將輸入數(shù)據(jù)d1鎖存到掃描主鎖存器3中。

鐘控反相器九18和鐘控反相器十19的輸出端互連，作為二選一多路開關(guān)的數(shù)據(jù)輸出，連接到鐘控反相器十一20的輸入端d2，鐘控反相器十一20在同步時鐘信號clk、nclk的控制下，控制接收二選一多路開關(guān)送來的數(shù)據(jù)d2，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，接收數(shù)據(jù)d2，反之，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平（l）時，鐘控反相器十一20不接收任何數(shù)據(jù)，此時，鐘控反相器十二23開啟，掃描主鎖存器3處于保持狀態(tài)，保持新打入的數(shù)據(jù)。

延時電路三21接收鐘控反相器十一20或者鐘控反相器十二23的輸出數(shù)據(jù)，延時輸出連接到c2mos電路三22的p5（pmos5管）和n6（nmos6管）的柵極，鐘控反相器十一20輸出的零延時端連接到c2mos電路三22的p6（pmos6管）和n5（nmos5管）的柵極。

c2mos電路三22由4個mos管構(gòu)成，分別四p5，p6，n5和n6。p5的源極接vdd，p5的漏級與p6的源極相連，p6的漏級與n5的漏極相連，作為c2mos電路三22的輸出qc。n5的源極與n6的漏極相連，n6的源級連接到vss。

鐘控反相器十二23用作鎖存器的反饋控制，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平l時，鐘控反相器十二23開啟，完成數(shù)據(jù)的鎖存。

增加延時電路三21，是為了增強(qiáng)掃描主鎖存3的抗核輻射魯棒性。

如圖5所示，掃描從鎖存器4包括鐘控反相器十三24、延時電路四25、c2mos電路四26和鐘控反相器十四27。

鐘控反相器十三24在同步時鐘信號clk、nclk的控制下，控制接收掃描主鎖存器3送來的數(shù)據(jù)qc，當(dāng)clk為高電平（h），nclk為低電平（l）時，接收qc數(shù)據(jù)，反之，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，鐘控反相器五12不接收任何數(shù)據(jù)，此時，鐘控反相器十四27開啟，掃描從鎖存器4處于保持狀態(tài)，保持新打入的數(shù)據(jù)。

延時電路四25接收鐘控反相器十三24或者鐘控反相器十四27的輸出數(shù)據(jù)，延時輸出連接到c2mos電路四26的p7（pmos7管）和n8（nmos8管）的柵極，鐘控反相器十三24輸出的零延時端連接到c2mos電路四26的p8（pmos8管）和n7（nmos7管）的柵極。

c2mos電路四26由4個mos管構(gòu)成，分別四p7，p8，n7和n8。p7的源極接vdd，p7的漏級與p8的源極相連，p8的漏級與n7的漏極相連，作為c2mos電路四26的輸出qn，n7的源級與n8的漏極相連，n8的源極連接到vss。

鐘控反相器十四27用作鎖存器的反饋控制，當(dāng)clk為低電平（l），nclk為高電平（h）時，鐘控反相器十四27開啟，完成數(shù)據(jù)的鎖存。

增加延時電路四25，是為了增強(qiáng)掃描從鎖存器4的抗核輻射魯棒性。

掃描輸出反相器40接收c2mos電路四26的輸出qn，反相，輸出掃描信號tdo。

如圖6所示，容錯模塊5包括c控制模塊28、反相器電路29、門閂模塊30。

其中的c控制模塊28增強(qiáng)了抗核輻射魯棒性。

當(dāng)抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器工作在系統(tǒng)模式（即非掃描模式）時，正常情況下，qn與qt的值應(yīng)該完全相同，此時，c控制模塊28就如同一個加固的反相器，當(dāng)qn與qt的值不同時，c控制模塊28輸出懸空，保持在門閂模塊30中的值不變。

c控制模塊28由6個mos管構(gòu)成，分別是p9，p10，n9，n10，p11，n11。p9、p11的源極接vdd，p9，p11的漏級與p10的源極相連，p10的漏級與n9的漏極相連，作為c控制模塊28的輸出q，q也是抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出，同時連接到門閂模塊30的inv1的輸入端和inv2的輸出端，n9的源級與n10，n11的漏極相連，n10，n11的源極連接到vss，p9,n10的柵極連接tdo，p10，n9的柵極連接qt，p11的柵極連接反相器電路29的輸出，n11的柵極連接掃描使能信號scan。

當(dāng)抗核輻射全掃描d型容錯觸發(fā)器工作在掃描模式時，scan為高電平（h），此時p11，n11工作，c控制模塊28就如同一個加固的反相器。

反相器電路29的輸入連接scan。

門閂模塊30由2個反相器構(gòu)成，分別是inv1和inv2。inv1輸出接inv2的輸入，inv2輸出接inv1的輸入，同時連接數(shù)據(jù)輸出q，構(gòu)成了一個門閂鎖存器。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。